内蒙古大学2013-2014 学年第一学期材料化学期末考试试卷A及参考答案

1、PAGE PAGE 9材料化学期末考试试卷 （A）（20132014 学年第 一 学期）(闭卷 120分钟)学号 姓名 专业 年级 重修标记 题号一二三四总分评分 一 填空（每空1分，共30分）1. 材料按性能特点分类，可以分为 、 。2. 在离子晶体中， 离子密堆积，形成空隙， 离子填充空隙。3. 水泥熟料的矿物组成 、 、 、 。4. 陶瓷的组成相为 、 、 ，其中 决定了 陶瓷的力学、物理和化学性能。5. 当温度变化时，非晶态聚合物存在着三种不同的力学状态，即 、 、 。 6. 写出全称：PVC 、PS 、PP 、PE 、PC 。7. 晶体中的线缺陷也叫 ，它主要包括 和 。8. 合金中

2、金属化合物的力学性能 。合金中含有金属化合物时, 强度、 硬度和耐磨性 , 而塑性和韧性 。 金属化合物是工具钢、高速钢等钢中的重要组成相。9. 一硫化橡胶试样在周期性交变拉伸作用下，应变落后于应力变化的现象称为 现象，拉伸曲线下的面积表示 ，回缩曲线下的面积表示 ，两个面积之差表示 。二. 选择题（每小题1分，共10分）1. 2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家Daniel Shechtman（谢赫特曼），以表彰他发现 。（a）非晶态合金 （b）准晶 （c）液晶 （d）光导纤维2. 橡胶是有机高分子弹性体，它的使用温度是 。 （a）低于Tg （b）高于Tg （c）低于Tf （d）在TgT

3、f 之间。 3. 水泥中加入石膏的目的是 。 （a）调节水泥凝结的速度 （b）调节水泥标号 （c）提高水泥产量 （d）调节水泥细度4. 金属材料在很低的温度下会变得 。 （a）比较脆 （b）强度比较高 （c）塑形比较好 （d）韧性比较好5. 下列四种聚合物中，链柔顺性最差的是 。 （a） ， (b) ， (c) ， (d) 6. FeC体系中，当碳含量 时称为钢。 （a）小于0.02% （b）0.020.6%之间 （c）0.6%2%之间 （d）0.02%2% 7. 能得到非晶态合金的技术是 。（a）定向凝固技术 （b）尖端形核技术 （c）急冷凝固技术 （d）垂直提拉技术8. 在高分子的主链结构

4、中，柔顺性以 最好。（a）Si-O键 （b）C-O键 （c）C-C键 （d）C-N 键9. 提高铝与铝合金强度的主要途径不包括（）。（a）加工硬化 （b）细化晶粒强化 （c）时效强化 （d）稳定奥氏体结构10. 按照国家标准，仿瓷餐具是用蜜胺树脂生产的，蜜胺树脂指的是 。 （a）脲醛树脂 （b）三聚氰胺甲醛树脂 （c）酚醛树脂 （d）聚甲醛树脂三. 简答题（每小题4分，共32分）1. 奥氏体在高温时稳定，为了在室温获得稳定的奥氏体结构，需采取什么措施？2. 聚合物分子运动有哪些特点？3. 名词解释：晶体， 结构弛豫，结晶（晶化），超塑性现象。（8分）4. 细化晶粒是同时提高金属强度和韧性的唯一

5、强化机制，为什么细化晶粒可以提高材料强度？5. 试估计下列高聚物的Tg高低顺序，写出其结构式并说明理由：PE PP PAN PVC6. 在炎热的夏天，聚氯乙烯制成的雨衣挂在墙上会随着时间的增加而变长， 请解释一下原因。0应变应力材料I材料II材料III7. 有三种材料的应力-应变曲线如图所示。哪种材料的弹性模量最高？哪种材料的伸长率最大？哪种材料的韧性最高？哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形？判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线？ 四. 问答题（每小题7分，共28分）1. 由于点缺陷的存在使晶体的结构发生变化，从而引起性能的变化。请叙述点缺陷对材料结构的影响以及对材料物理性能

6、和力学性能的影响。2. 氮化硅陶瓷是很好的高温结构陶瓷，但它的抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂，因此要对氮化硅陶瓷采取相变增韧的方法进行处理，请写出具体操作及增韧机理。3为什么高弹态为高分子所特有？是否所有的高聚物都具有高弹态，为什么？ 4. 用能带理论解释为什么导体和半导体能导电、 绝缘体不能导电。 参考答案一、填空 （每空1分，共30分） 1. 结构材料 功能材料 2. 阴 阳 3. 硅酸二钙 硅酸三钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙。 4. 晶体相 玻璃相 气相 晶体相 5. 玻璃态 高弹态 粘流态 6. 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 聚乙烯 聚碳酸酯 7. 位错 刃位错 螺位错 8. 硬而脆

7、提高 下降9. 滞后 外力对橡胶做功 橡胶对外力做功 内耗二、选择题 （每小题1分，共10分） 1. b 2. d 3. a 4. a 5. c 6. d 7. c 8. a 9. d 10. b三、简答题（每小题4分，共32分）1. 加入锰、镍、铬等合金元素，骤冷，即可得到室温下稳定的奥氏体结构。2. （1）运动单元的多重性。（2）分子运动的时间依赖性。（3）分子运动的温度依赖性。3. 晶体：一种内部粒子（原子、分子和离子）或粒子集团在空间按一定的规律周期性重复排列而成的固体。 结构弛豫：在适当的条件下，非晶态材料向能量较低的、较稳定的非晶亚稳态的转变过程称为结构驰豫；结晶（晶化）：在适当的

8、条件下，非晶态材料向能量最小的稳定态晶态的转变过程称为结晶或晶化。 超塑性现象：用适当的温度（大约相当于金属熔点温度的一半）和较小的应变速率（拉伸速率为10mm/s-1），使金属产生300%以上的平均延伸率的现象，称超塑性现象。4. 金属发生塑性变形是通过位错的运动来实现的，所以金属的强度主要取决于位错运动的阻力，细化晶粒，可以增加晶界含量，而晶界对位错运动有阻碍作用，这样就可以提高金属的强度。固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。 5. Tg高低顺序：PE PP PVC PAN PE PP CH3 PVC

9、PAN PE没有取代基，柔顺性最好，PP 、PVC、PAN的取代基极性逐渐增强，分子链柔顺性逐渐变差，所以它们的玻璃化温度逐渐升高。6. 雨衣发生了蠕变。在恒定应力作用下卷曲分子链通过构象改变逐渐被拉直，分子链位移导致的不可逆塑性变形。7. 材料弹性模量最高；材料伸长率最大；材料韧性最高。材料在断裂前没有明显的塑性变形；顺丁橡胶对应材料；尼龙6对应材料；酚醛塑料对应材料。四、 问答题（每小题7分，共28分）1. 结构变化：晶格畸变（如空位引起晶格收缩，间隙原子引起晶格膨胀，置换原子可引起收缩或膨胀）。 （3分）性能变化：（1）引起金属材料电阻的增加。晶体中存在点缺陷时，破坏了原子排列的规律性，

10、使电子迁移时的散射增加，从而增加了电阻。（2）晶体密度下降。空位的存在使晶体的密度下降。（3）高温蠕变。空位的存在及其运动是晶体高温下发生蠕变的重要原因。（4）原子或分子的扩散就是依靠点缺陷的运动实现的。2. 氮化硅陶瓷的相变增韧：加入氧化锆常温时，氧化锆是单斜晶型，当温度升高到1170，氧化锆由单斜晶形转化为四方晶型，体积收缩8%。添加氧化锆的氮化硅陶瓷烧结时，氧化锆呈四方晶型结构，由于受到周围氮化硅基质的约束，以细分散存在的氧化锆粒子就以四方相亚稳态保留下来。当陶瓷受到外力作用时，四方晶体吸收能量变成单斜晶体，体积迅速膨胀。由于晶体的体积急速增大，进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展。

11、这样，陶瓷就不会破裂了。3. 因为高分子化合物分子链能够发生构象的转变，具有一定的柔顺性，通常情况下分子链呈卷曲状态，受到外力作用时分子链会逐渐伸展，去除外力后，分子链又会回到原来的卷曲状态，表现出高弹态。并不是所有的高聚物都具有高弹态，只有非晶态高聚物在玻璃化温度和粘流温度之间才具有高弹态，因为在这个温度下，分子动能增大，结构内空隙增多，分子内链段的自由旋转成为可能。虽然此时分子的动能还不足以使大分子链发生整体运动，但分子链的柔顺性已大大增加，因此，受力时可达到很大的变形量，表现出很高的弹性。4. 金属晶体中所有原子，能级相同的价层原子轨道，分别组合成等数目的一组分子轨道,原子轨道中电子，按填充规则填入分子